氧化鋯分析儀測(cè)氧原理及應(yīng)用

[摘要 ：］本文通過氧化鋯分析儀在菏澤電廠的成功應(yīng)用案例，詳細(xì)論述了125MW機(jī)組鍋爐采用氧化鋯氧量變送器測(cè)定煙氣中的含氧量工作原理，儀器結(jié)構(gòu)、性能和標(biāo)定方法，鋯頭安裝與更換，故障判斷和消除等。 [關(guān)鍵詞：]氧化鋯，標(biāo)定 1 前言 針對(duì)#1機(jī)組送風(fēng)單耗升高、氧量高負(fù)荷上不去問題進(jìn)行了全面分析，通過檢查發(fā)現(xiàn)，送風(fēng)機(jī)全開，氧量只有4.0%左右，同時(shí)送風(fēng)機(jī)單耗上升0.45kwh/tq，引風(fēng)機(jī)單耗也有0.1-0. 2 kwh/tq的升高，同時(shí)甲側(cè)煙道伴隨排煙溫度降低，甲側(cè)排煙溫度約比乙側(cè)低21℃，判斷為預(yù)熱器甲側(cè)漏風(fēng)，安排熱力試驗(yàn)進(jìn)行漏風(fēng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)甲側(cè)預(yù)熱器漏風(fēng)率高達(dá)18%以上。 #1爐預(yù)熱器甲側(cè)漏風(fēng)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響送風(fēng)單耗，高負(fù)荷氧量上不去，利用停爐機(jī)會(huì)檢查消除#1爐預(yù)熱器內(nèi)部漏風(fēng)點(diǎn)。本次#1爐停爐備用期間，對(duì)預(yù)熱器漏風(fēng)管子進(jìn)行了封堵，2004年8月24日開機(jī)后觀察，同負(fù)荷、同氧量下，送風(fēng)耗電率降低0.029個(gè)百分點(diǎn)，引風(fēng)耗電率降低0.009個(gè)百分點(diǎn)，送、引風(fēng)耗電率合計(jì)降低0.038個(gè)百分點(diǎn)。 菏澤電廠125MW機(jī)組采用氧量信號(hào)校正風(fēng)量指令，如下圖1所示。 風(fēng)量指令送至送風(fēng)控制系統(tǒng)，去控制甲乙送風(fēng)機(jī)偶合器勺管開度，從而控制送風(fēng)量；風(fēng)量指令與實(shí)際送風(fēng)量的偏差經(jīng)過RAFC塊的PI運(yùn)算輸出，作為前饋信號(hào)引入引風(fēng)控制系統(tǒng)，控制甲乙引風(fēng)機(jī)偶合器勺管開度，從而控制爐膛負(fù)壓。 2 測(cè)氧原理 如圖2所示，在氧化鋯管底的內(nèi)外表面有兩個(gè)鉑電極，即參比電極和測(cè)量電極，分別帶有兩根鉑引線，構(gòu)成一個(gè)氧化鋯測(cè)氧電池，即氧濃差電池。 該型探頭主要由以下組件組成：氧化鋯元件為探頭的關(guān)鍵部件，以它為主體構(gòu)成測(cè)氧 電池，包括氧化鋯管及涂制在管底部的鉬電極和電極引線，電極引線可將信號(hào)引出；加熱 爐用于加熱氧化鋯管，使它恒定在設(shè)定溫度（780±10℃）上；標(biāo)氣管用于接通標(biāo)氣，校準(zhǔn) 探頭；熱電偶用于測(cè)量氧電池中的溫度，接入變送器溫控系統(tǒng)；接線板設(shè)有信號(hào)、熱電偶 和加熱爐三對(duì)接線柱，其它還有過濾器、安裝法蘭和探頭外殼。 4 氧量變送器 原ZO-12（Q）型氧量變送器的原理圖如圖4所示，有兩部分組成。 4.2溫控部分 溫控部分的作用是將探頭中測(cè)氧電池的溫度定在（780±10℃）范圍內(nèi)，由裝在探頭中的熱電偶將池溫信號(hào)ET輸?shù)綔乜仉娐?，?jīng)過冷端補(bǔ)償和斷偶保護(hù)，再放大100倍后加到比例積分電路，并與池溫設(shè)定電勢(shì)3.24V比較，其比較結(jié)果送移相觸發(fā)電路，產(chǎn)生可變周期的脈沖，以觸發(fā)固態(tài)繼電器，由于脈沖周期不同，所以，可控制固態(tài)繼電器中可控硅的導(dǎo)通角，從而改變探頭加熱爐的加熱功率，達(dá)到恒溫的目的。 4.3前面板功能鍵 該變送器前面板功能鍵如圖5所示，它設(shè)有七個(gè)功能鍵和一個(gè)本底調(diào)節(jié)，內(nèi)容包括：四參數(shù)顯示鍵：氧量——顯示煙氣含氧量，信號(hào)——顯示探頭信號(hào)，本底——顯示本底電勢(shì)，池溫——顯示探頭氧化鋯電池溫度；上排三個(gè)鍵為獨(dú)立操作鍵，互不影響，包括數(shù)顯開關(guān)，兩個(gè)量程轉(zhuǎn)換（10%和20%），自檢內(nèi)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)代替探頭信號(hào)，用于檢驗(yàn)變送器的氧量轉(zhuǎn)換部分是否正常；本底電勢(shì)用于標(biāo)氣校驗(yàn)時(shí)，調(diào)試該電位器以校準(zhǔn)本底電勢(shì)的影響。 該變送器設(shè)有兩個(gè)保護(hù)功能：斷偶保護(hù)用于當(dāng)熱電偶斷后，該線路部分將輸入一個(gè)約34mV的假熱偶信號(hào)，自動(dòng)斷開加熱爐電源，保護(hù)探頭以免燒壞；超溫保護(hù)用于當(dāng)溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障而失控時(shí)，池溫升至820℃，超溫保護(hù)系統(tǒng)將控制電源恒定在820℃，避免探頭燒壞。 5 在線標(biāo)定： 氧化鋯電池老化、積灰、SO2 和SO3 對(duì)電池的腐蝕等許多干擾因素的影響，運(yùn)行過程中，儀器參數(shù)將發(fā)生逐漸變化，而給測(cè)量帶來誤差，電池老化表現(xiàn)在內(nèi)阻升高和本底電勢(shì)增大兩個(gè)主要參數(shù)上。內(nèi)阻大于800Ω或本底電勢(shì)增大到（―25～―30）mV時(shí)，氧量顯示出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象，響應(yīng)遲緩。為了使測(cè)量準(zhǔn)確，必須定期用標(biāo)氣進(jìn)行校準(zhǔn)。 先將標(biāo)氣流量調(diào)至500ml/min，然后取下探頭上的標(biāo)氣入口堵頭，將標(biāo)氣用導(dǎo)管接入標(biāo)氣入口，并密封好。 當(dāng)標(biāo)氣通入約（3～5）min后，顯示穩(wěn)定，這時(shí)調(diào)變送器前面板上的本底調(diào)節(jié)電位器，直至氧氣顯示和標(biāo)氣值相等。 取下標(biāo)氣連接管，重新堵上標(biāo)氣入口，儀器校準(zhǔn)完畢，按下本底鍵，即可讀出記錄該值。 [參考文獻(xiàn)] ［1］管怡和，阮勇，周建莉.JJG535-88，氧化鋯氧分析器［S］. ［2］丁衛(wèi)東.ZO系列氧化鋯氧量分析器在黃臺(tái)發(fā)電廠的使用及問題分析［J］.山東電力技術(shù)，2001年增刊（熱控專集）：78-80，112. [作者簡(jiǎn)介]侯典來(1963-)，男，山東梁山人，漢族，1985年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，主要從事火電廠基建安裝調(diào)試和生產(chǎn)檢修工作，曾榮獲山東省優(yōu)秀質(zhì)量管理工作者稱號(hào)。